(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電気を消散する工業用の布であって、多数の高分子モノフィラメントを備え、それらのモノフィラメントが、その上に被膜あるいはフィルムとして、金属粒子と結合剤を一体に含有する伝導性材料を含み、しかも、前記モノフィラメントが静電気を消散する特性をもち、前記モノフィラメントが１あるいは２以上の縦方向の溝を表面に有し、その溝内に前記伝導性材料が連続した被膜あるいはフィルムとして設けられており、前記布は、物の工業的製造に用いる布、または、エアレイド（air-laid）、溶融ブロー（meltblown）、あるいは紡糸接合（spun bond）による不織の織物の製造に用いる布、さらには、製紙布のいずれか一つであることを特徴とする布。
【請求項２】
前記モノフィラメントにおける溝は、その溝のある前記モノフィラメントの物理的特性が溝のない場合におけるモノフィラメントの物理的特性と同等であるような、小さな幅および浅い深さであり、しかも、前記溝内の伝導性材料は、前記モノフィラメントの摩耗表面よりも深いところに位置する、請求項１の布。
【請求項３】
前記結合剤が、エポキシ、アクリル、塩化ビニリデン、あるいはこれらの共重合体のいずれか一つである、請求項１の布。
【請求項４】
前記金属粒子が、銅、ニッケル、亜鉛、あるいはそれらの組み合わせのいずれか一つである、請求項１の布。
【請求項５】
前記モノフィラメントが丸形あるいは非丸形のいずれか一つである、請求項１の布。  
【請求項６】
前記伝導性材料が、浸漬あるいは浴コーティング、スプレー、噴流、またはダイコーティング法のいずれか一つで塗布される、請求項１の布。
【請求項７】
前記布が、織り布、ＭＤあるいはＣＤ糸の配列、編み布、らせん結合アセンブリ、押出しメッシュ、または、以上の構成のものによるらせん巻きストライプのいずれか一つである、請求項１の布。
【請求項８】
前記モノフィラメントが、ポリエステル、ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、あるいは、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）のいずれか一つから構成される、請求項１の布。
【請求項９】
前記布が単一の層、多層、多層織りあるいは積層のいずれか一つの形態である、請求項１の布。
【請求項１０】
工業用の布における高分子モノフィラメントであって、その上に、伝導性材料からなる連続した被膜あるいはフィルムを有し、前記伝導性材料は金属粒子と結合剤を一体に含有し、静電気を消散する特性をもち、前記モノフィラメントが１あるいは２以上の縦方向の溝を表面に有し、その溝内に前記伝導性材料が連続した被膜あるいはフィルムとして設けられており、前記布は、物の工業的製造に用いる布、または、エアレイド（air-laid）、溶融ブロー（meltblown）、あるいは紡糸接合（spun bond）による不織の織物の製造に用いる布、さらには、製紙布のいずれか一つを形作るためのものであることを特徴とするモノフィラメント。
【請求項１１】
前記モノフィラメントにおける溝は、その溝のある前記モノフィラメントの物理的特性が溝のない場合におけるモノフィラメントの物理的特性と同等であるような、小さな幅および浅い深さであり、しかも、前記溝内の伝導性材料は、前記モノフィラメントの摩耗表面よりも深いところに位置する、請求項１０のモノフィラメント。
【請求項１２】
前記結合剤が、エポキシ、アクリル、塩化ビニリデン、あるいはこれらの共重合体のいずれか一つである、請求項１０のモノフィラメント。
【請求項１３】
前記金属粒子が、銅、ニッケル、亜鉛、あるいはそれらの組み合わせのいずれか一つである、請求項１０のモノフィラメント。
【請求項１４】
前記伝導性材料が、浸漬あるいは浴コーティング、スプレー、噴流、またはダイコーティング法のいずれか一つで塗布される、請求項１０のモノフィラメント。
【請求項１５】
前記モノフィラメントが丸形あるいは非丸形のいずれか一つである、請求項１０のモノフィラメント。
【請求項１６】
前記モノフィラメントが、ポリエステル、ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、あるいは、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）のいずれか一つから構成される、請求項１０のモノフィラメント。
【請求項１７】
前記布が単一の層、多層、多層織りあるいは積層のいずれか一つの形態である、請求項１０のモノフィラメント。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
この出願については、米国仮特許出願第６０／９９３，１５８号：発明の名称「伝導性モノフィラメントおよび布」、２００７年９月１０日出願、および米国仮特許出願第６０／９９３，５４８号：発明の名称「伝導性モノフィラメントおよび布」、２００７年６月７日出願の各優先権を主張し、それらが明らかにした内容をここに組み入れる。
【技術分野】
【０００２】
この発明は、伝導性の糸、および静電気を消散する布構造に関する。特に、この発明は、好ましい物理的な特性を備えていると同時に、静電気を有効に消散する技術に関する。
【背景技術】
【０００３】
今まで、静電気の消散に有用な伝導性の布の一例として、カーボンブラックや金属粒子のような伝導性材料を多く充填したモノフィラメントを一体にしたものがある。一般には、これらの伝導性材料は、ポリエチレンテレフタレートやポリアミドのような支持ポリマーの中に分散するか、あるいは、方向付けしたモノフィラメント上に堆積した高分子被膜の中に一体に組み込むようにする。
【０００４】
しかし、このような今までの技術には、いくつかの制限が付随する。第１には、充填したモノフィラメントの伝導度は、わずかに１０−４ 〜１０−７ Ｓ／ｃｍの範囲であり、むき出しで静電気を有効に消散するために必要な最小の値である。残念ながら、この欠点は布の設計上のオプションを制限し、しかもまた、布の性能をも損なう。第２の欠点は、充分な充填を行った製品において、モジュラス（引張応力）、強力および伸度のようなモノフィラメントの物理的な特性が劣化することである。これは、伝導性の充填剤を２０パーセント以上に混合した際の高レベルの汚染に起因する。この物理的な特性の低下は、また、布設計のオプションを制限したり、布の性能に悪影響を与える。
【０００５】
従来の他の伝導性の布では、伝導性の被膜、金属ワイヤ構造、あるいは合成構造の内部に金属繊維を組み込んだ組合せ設計を備える。しかし、それらの布にも、欠点がある。たとえば、静電気を消散することはできるが、金属ワイヤを伴う構造は、製造が困難である。また、他の欠点は、金属に支持された布が損傷を受けやすいことである。特に、使用中に不必要なへこみや折り目を生じたりしてしまう問題がある。一方、被膜による従来の設計においては、耐久性に劣るし、被膜が閉ざされていないメッシュ構造の通気性を低減したりする。  
【発明の概要】
【０００６】
したがって、この発明の主な目的は、以上に述べたような問題を回避することができる、静電気の消散を必要としたり要望される工業用の布、たとえば、製紙やその他の工業において、エアレイド（air-laid）、溶融ブロー（meltblown）、紡糸接合（spun bond）に用いる布、あるいは乾燥布に用いる糸の技術を提供することにある。
【０００７】
この発明の他の目的は、たとえば、油井ケーブル、大電力送電線のような電力ケーブルを構成するための糸であり、静電気を消散するものであり、ケーブルを敷設する際に電気的なチャージを防ぐための接地手段として機能し、あるいはまた、設備のダメージ、重傷や死に至るような重大事を生じることを避けることができるものを提供することにある。
【０００８】
この発明のさらに他の目的は、いろいろな熱可塑性モノフィラメントからなる編組スリーブを構成するための糸であり、静電気を消散するものであり、高圧あるいは航空宇宙産業（たとえば、航空機の制御、照明やエンターテイメント）、および自動車産業において、多目的の電線の束を保護、接地および電磁干渉（electromagnetic innterference; EMI）シールドを行うものを提供することにある。  
【０００９】
また、この発明の他の目的は、クリーンルームに適用する編み布および／または織り布に用い、静電気を消散することができる糸を提供することにある。
【００１０】
この発明は、以上に述べた目的や利点をはじめ、その他のものを得るためになされたものである。その点、この発明は、布構造に用いるものであって、耐久性があり、伝導性が大きい高分子モノフィラメントあるいは撚ったモノフィラメント糸を狙う。有利なことには、この発明では、金属粒子および結合剤を含む特定の伝導性材料からなる被膜あるいはフィルムを備える、機能モノフィラメントあるいは撚ったモノフィラメントを用いる。一実施例において、モノフィラメントは、一またはそれ以上の縦方向溝を含み、それらの溝の中に被膜あるいはフィルムが最初に設けられている。糸やモノフィラメントが摩耗するとき、伝導性材料は溝の中に位置し、摩耗から保護される。その結果、今までは金属支持の布でのみ得られていた静電気の消散特性を得ることができるし、しかもまた、通常の工業布と同等の物理的および熱的な各特性を得ることができる。したがって、この発明の布構造によれば、金属布の設計に付随するへこみや折り目を生じないことに加え、すぐれた静電気の消散特性を得ることができる。しかし、静電気の消散特性は、被膜の厚さ、用いる被膜材料の伝導度レベル、構造内（表面や内部など）の被覆面積、モノフィラメントの目の間隔、その他の要素に依存する。そこで、この発明では、それらについて考慮する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明によるモノフィラメントの断面図である。
【図２】この発明の一つの形態による布の平面図である。
【図３ａ】この発明の一つの形態によるモノフィラメントの断面図である。
【図３ｂ】この発明の一つの形態によるモノフィラメントの断面図である。
【図４】ダイ被覆法を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
この発明の好適な実施例について、工業用の布の関係で説明する。工業用の布としては、たとえば、エアレイド（air-laid）、溶融ブロー（meltblown）、紡糸接合（spun bond）のプロセスで不織の織物を製造する布があり、静電気を除去することによって、布上の不織製品を良好に外すことができる。しかし、この発明は、他の工業布にも適用することができる。他の工業布として、たとえば、製紙技術における乾燥布のほか、布媒体によって「乾燥」し静電気の消散が必要とされる他の布がある。また、電気的に伝導性の材料は熱的な伝導性も良好であるので、熱的な伝導性が求められるようなものにも適用することができる。この発明の伝導性であり静電気を消散する糸を適用する例として、たとえば、油井ケーブル、大電力送電線のような電力ケーブルを構成する場合に用い、ケーブル敷設時に電気的なチャージを防ぐための接地手段として機能し、あるいはまた、設備のダメージ、重傷や死に至るような重大事を生じることを避けることができる。さらには、いろいろな熱可塑性モノフィラメントからなる編組スリーブを構成する場合、高圧あるいは航空宇宙産業（たとえば、航空機の制御、照明やエンターテイメント）、および自動車産業において、多目的の電線の束を保護、接地および電磁干渉（electromagnetic innterference; EMI）シールドを行うものに適用することができる。また、クリーンルームに適用する編み布および／または織り布に用いることもできる。布構造には、織り、ＭＤあるいはＣＤ糸の配列、編み布、らせん結合アセンブリ、フィルムあるいはフィルム状のもの、押出しメッシュ、さらには、以上の構成の材料によるらせん巻きストライプを含む。そして、留意すべきことは、これらの工業布はかなり大きく、しかも、非常に厳しい環境にしばしばさらされることである。これらの布については、モノフィラメント、撚りモノフィラメント、マルチフィラメントあるいは撚りマルチフィラメントで構成することができるし、また、単一の層、多層、多層織りあるいは積層にすることができる。
【００１３】
さて、図面に戻って、この発明の布を詳しく見よう。この発明の布は、図１（断面図）に示すように、電気的に伝導性の材料１２を含む機能モノフィラメントあるいは糸１０から構成される。伝導性の材料自体は、負荷モノフィラメント１０に形作るための強度に欠けるかも知れない。そこで、この発明の好ましい実施例では、モノフィラメント１０の長さ方向である縦方向に沿う溝１４内にそれらの材料１２を最初に組み入れる。好ましいことに、モノフィラメント１０を一体にした布は、今までは金属支持の布でのみ得られていた静電気の消散特性を得ることができるし、しかもまた、通常の工業布と同等の物理的および熱的な各特性を備える。さらには、それらのモノフィラメント１０を伴う布は、今までの金属フィラメント布に付随するへこみや折り目を生じない。
【００１４】
特に、この発明では、伝導性の材料１２を結合材の中に一体に入れる。利用する好ましい材料として、たとえば、アメリカ合衆国，４３０１５オハイオ州，デラウェア，ジョンソン  ドライブ１３２番地の工学的伝導性材料会社（Engineered Conductive Materials, LLC）、あるいは、工学的材料システム会社（Engineered Material Systems, Inc.）から入手可能な伝導性インクあるいは接着剤がある。この会社は、多くの伝導性インクや接着剤を提供している。特に有用なものは、銀粒子および結合剤を用いた伝導性インクである。好ましい製品は、ＣＩ−１０２０という名称である。たとえば、銅、ニッケル、亜鉛のような他の金属、あるいは目的に合ったそれらの組み合わせによる他の伝導性インクもまた使用に適している。結合剤としては、エポキシ、アクリル、塩化ビニリデン、これらの共重合体、あるいは目的に合った他のタイプの結合剤がある。
【００１５】
伝導性の材料１２を溝１４に沿って線を描くように並べるが、溝のすべてを一杯にする必要はない。しかし、作用を有効にするためには、伝導性の材料１２を溝１４の長手方向に連続的に設けることが必要である。図３ａは、好ましい実施例の走査顕微鏡（ＳＥＭ）による像を示し、モノフィラメント１０に対して伝導性の材料１２が被膜あるいはフィルムとして設けられている。伝導性の材料１２を設ける技術として、たとえば、浸漬あるいは浴コーティング、スプレー、噴流あるいは目的に合った他の方法がある。たとえば、ダイコーティング法（ダイ被覆法）は、図４に示すように、内側周面がモノフィラメントの外側周面とほぼ同じ大きさのコーティングダイを用いることにより、制御された量の伝導性材料１２および結合剤がモノフィラメントの表面、特に溝領域にフィルム被膜を形成する。図４は、このプロセスに用いる伝導性コーティングの装置の一例を示す。コーティング前のモノフィラメントが、供給クリール１８から供給されコーティングダイ１６を通るとき、モノフィラメントに対して伝導性コーティング室２２から伝導性材料１２が供給され、モノフィラメント上に伝導性材料１２のコーティング層が同時に形成される。計量については、コーティングダイ１６の寸法で制御され、モノフィラメント１０上のコーティング層は、乾燥室の中の熱風ブロワー２６を用いて、制御された加熱ブランケット２４内で乾燥される。モノフィラメント１０は、その後に出力パッケージ（図には示さない）上に巻かれる。基本的には、溝付きの丸いモノフィラメントが好ましいが、他の形、たとえば平坦（たとえば、長方形）、多角形あるいはその他の非円形（非丸形）にすることもできる。しかし、その中にコーティングが入る１あるいはそれ以上の溝を備える形のモノフィラメントであることが好ましいことは勿論である。
【００１６】
溝のあるモノフィラメントの場合、結合剤と一緒になった伝導性材料は、溝１４を均一に被覆する。それによって、溝１４の中に伝導性の被膜あるいはフィルムの連続したチャンネル（道）を形成する。図１には溝が３つの例を示すが、溝については、１あるいはそれ以上の数にすることができる。
【００１７】
ダイコーティング法で留意すべきことは、ダイをモノフィラメントの寸法の大きさにすることである。それにより、必要とする材料を低減し、被覆量およびコストを低減するメリットを生み出す。溝１４は、また、伝導性材料１２を保護する利点をも生じる。なぜなら、伝導性材料は、摩耗が起こるフィラメントの摩耗表面より深いところに位置するからである。他の塗布方法によれば、コーティング被膜が外側表面に位置することになるであろう。  
【００１８】
その結果、この発明のモノフィラメントは、丈夫な結合による金属糸の電気的伝導度と同等の伝導性、および曲げに対する耐性があり、薄く、低コストであり、しかも、伝導性の被膜を保護することができる。そのようなモノフィラメントは、使用目的の求めに応じて、そのまま用いることができるし、あるいはまた、撚ったりねじったりして撚り構造のモノフィラメントとして用いることができる。図２は、この発明の一実施例であり、横方向のモノフィラメント１０を備える布２０を示す。
【００１９】
これらのモノフィラメントを布に組み込むとき、すべての糸をそれらで構成することは必ずしも必要ではなく、布を構成する一部分だけに用いることもできる。しかもまた、それらは、縦方向および／または横方向に用いることができるし、静電気を消散することが必要な織りパターンのどれにも用いることができる。
【００２０】
図３ｂのＳＥＭ像の断面図は、伝導性材料１２を伴う溝付きのモノフィラメント１０の被覆例を示す。有利なことには、これによれば、モノフィラメントの物理的および機能的な各特性を維持しつつ、モノフィラメントの伝導性を増すことになる。伝導性材料１２は、少なくとも溝の領域内だけでなく、その周辺に沿うモノフィラメントの表面にも接着している。この溝付きの糸の配列によって、たとえモノフィラメント１０が摩耗するとしても、伝導性の材料１２は保護および防御される。そして、伝導性の材料１２が保護されることによって、たとえコーティング被膜がモノフィラメント自体よりも摩耗しやすいものであったとしても、長い間にわたって伝導度の低下が少なくなる。
【００２１】
モノフィラメントについては、目的に適った各種の材料で作ることができる。たとえば、ポリエステル、ポリアミド、あるいはこの分野で知られた他のポリマーである。また、伝導性材料が金属糸に近接したあるいは同等の伝導度をもつにもかかわらず、求められる伝導度（静電気消散）を維持しつつ繰り返し曲げることができるし、たとえば、ポリエステル、ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などのポリマーに対して非常に良好な接着性を示す。  
【００２２】
このようにして、この発明によれば、その目的および利点を実現することができる。この発明の実施例について図面を参照しながら詳しく説明したが、この発明は、そのような実施例に限定されない。当業者は、特許請求の範囲に定めた考え方から離れることなく、いろいろな変形や修正を行うことができる。
【符号の説明】
【００２３】
１０  モノフィラメント
１２  伝導性材料
１４  溝
２０  布
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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